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张湾110kV变电站地基处理案例分析与评价

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摘要：以张湾110kV变电站的地基处理为例，对“橡皮土”地基进行了分析与评价，为宁夏地区“橡皮土”地基的处理提供了案例。

关键词：变电站;岩土工程勘察;橡皮土地基

1概述

张湾110kV变电站地处宁夏西吉县，场地位于地势较低的白虎山前，该处原为冲沟，1920年海原地震造成的严重塌方将此处冲沟主河道填埋。目前此处冲沟已被平整为农田，地形较平坦，冲沟上下游已被道路、农田阻隔。在勘察深度30m范围内，建设场地7.5m～13.0m为①层黄土状粉土，其下为②层粉质黏土，土层主要物理力学参数详见下表1。根据试验指标和现场勘察情况综合判断，①层黄土状粉土属淤泥质土。

本工程地基处理方案为对场地内所有建构物采用旋喷桩进行地基处理，进场道路采用表层硬壳承受荷载，不进行地基处理。结果在施工期间未处理的进场道路受机械碾压出现了在碾压处地表明显下沉、四周隆起、且脚踩时有颤动的现象，此种现象即俗称的“橡皮土”。

2地基处理方案

根据张湾110kV变电站在施工期间出现的新情况，对地基处理方案及时进行了调整，并形成最终的处理方案。对站址内所有建构物采用旋喷桩复合地基法对①层黄土状粉土进行地基处理，地基处理按边长1500mm的等边三角形布桩，成桩直径600mm，设计桩长8.5m，总桩数1065根，注浆材料42.5级的高抗硫酸盐水泥，水泥浆水灰比1.0。对站址内道路，亦采用上述旋喷法进行地基处理，处理深度2.0m。最终在场地内形成了长短桩相结合的地基处理方案，既能满足不同建构筑物受力、变形的要求，又节约了工程造价。

3施工方法

本工程采用单管法进行施工，施工分为两个阶段。第一阶段为成孔阶段，即采用带有横向喷嘴的特制喷头进行成孔。第二阶段为喷射加固阶段，即用高压水泥浆，以20MPa的压力通过喷射管由喷头上的直径约为2mm的横向喷嘴向土中喷射。与此同时，钻杆一边旋转，一边提升。由于高压喷射流具有强大的切削能力，因此喷射的水泥浆一边切削四周土体，一边与之搅拌混合，形成圆柱状的水泥与土混合的加固体。

4地基检测结果

施工结束后，采用静力载荷试验对旋喷桩复合地基的承载力进行了检验，共选取3个试验点，试验结果见下表2。地基处理后的复合地基承载力特征值为180kPa，满足设计要求。

5案例的分析与评价

根据张湾110kV变电站所处的场地环境、土层的空间分布及其物理力学指标进行综合分析，站址内①层黄土状粉土属于丘陵谷地相沉积的软土，土层饱和、含水量大、渗透性较差，若地基不经处理，直接承受较大荷载时，极易形成“橡皮土”。本工程在实施过程中由于进场道路未经处理，现场经机械碾压，出现了“橡皮土”现象。

场地土含水量较大，土层呈饱和状态，场地应避免受重型机械的碾压。但由于施工需要一定的作业面和施工机械，因此施工期间要严禁对场地土的扰动。本工程在原地基处理方案中，对进场道路计划采用表层的硬壳层，结果施工时进场道路受到了机械碾压，地基土受到扰动，形成了“橡皮土”。

对于橡皮的处理可以采用自然晾晒、挖除换填、水泥土搅拌桩以及旋喷桩等地基处理方法。本工程由于软弱土层厚度在7.5m～13.0m，软弱土层厚度较大不宜采用自然晾晒和挖除换填，且考虑到当地旋喷桩施工应用较多，技術相对成熟，最终确定采用旋喷桩进行地基处理。

本工程在前期的地基处理方案中未对进场道路采取处理措施，结果施工作业时造成地基形成“橡皮土”。考虑到进场道路在变电站运营期间作用的荷载较小，在新的地基处理方案中对进场道路采用短桩进行了部分处理，处理深度2m，最终在场地内形成了长短桩结合的地基处理方案。

旋喷法施工方法有单管法、双管法和三管法，这3种方法的结构和喷射介质不同，有效处理范围以三管法最大，单管法最小。本工程设计桩径为600mm，单管法处理范围能够满足设计要求，且施工方法相对简单，因此采用了单管法进行地基施工。

施工结束，在成桩28天后，对旋喷桩质量进行了检测，地基处理后的复合地基承载力特征值为180kPa，满足设计要求。

张湾110kV变电站在2016年施工结束，在截至2018年运营期间，地基未发生沉降。

6结语

本文对张湾110kV变电站在施工过程中出现的“橡皮土”现象进行了分析与评价。对含水量较大且含有软弱土层的场地进行施工时，有必要对可能发生的“橡皮土”作出预判，避免在施工期间重型机械对地基的扰动。

参考文献：

[1]《建筑地基处理技术规范》（JGJ220-2012）.

[2]《工程地质手册》（第五版）.

作者简介：杨超（1983-），男，硕士，工程师，2009年毕业于西安理工大学水利水电学院岩土工程专业，主要从事电力行业岩土工程勘察工作。

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